CN112469914B - 一种离合器组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种离合器组件，其包括外星轮、内星轮以及被设置在所述外星轮与内星轮之间的多个滚动体，外星轮的内圈和内星轮的外圈中的一个设置有多个凹形曲面槽，每个凹形曲面槽分别对应一个滚动体，每个凹形曲面槽分别由两个曲面连接而成。通过外星轮、内星轮以及设置在外星轮和内星轮之间的多个滚动体，多个滚动体相互紧挨实现联动受载，使该离合器组件可以实现双向超越和逆止等多项功能的切换，利用调节机构对滚动体进行凹形曲面槽对应位置的变动，从而实现该离合器组件的各种功能。该离合器组件结构简单，具有方便装配且稳定性能好的良好特点。

Description

一种离合器组件

技术领域

本发明涉及离合器技术领域，并且特别涉及一种离合器组件。

背景技术

超越离合器被广泛应用于多种领域，现有技术中，超越离合器大部分为单向超越离合器，又称为单向轴承，是用于原动机和工作机之间或机器内部主动轴与从动轴之间动力传递与断开功能的重要部件。利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换，来实现离合功能，依靠单向锁止原理，力矩的传递是单方向的，均能够实现动力的单向传递。

随着超越离合器使用领域的不断拓展，对其多功能化的需求也越来越高，传统的单向离合器工作模式较为单一，已无法满足原动机和工作机之间对离合器动力的单向或双向传递等多种工作模式的需要。

现有的超越离合器中，都是通过内、外圈之间的相对转动实现超越离合器的超越状态和楔合状态，离合器本身没有附加的机构对楔块(或滚柱)的工作位置进行控制，因此存在的问题在于，超越离合器仅仅具有单向超越状态和单向楔合状态，功能单一。在一些具体的工程机械应用场合，需要超越离合器在高速转动的情况下，主动件和从动件是完全分离的，即主动、从动件可以互不干涉，而超越离合器的单向超越限制了这一功能。同时，离合器在高速超越状态，楔块(或滚柱)和保持架，内、外圈接触存在滑动摩擦，所以有磨损、发热的问题存在，并影响其使用寿命。现有的一些双向超越离合器的结构较为复杂，且仅能够实现两个方向的超越功能，且一般无法实现空转切断动力的功能。

发明内容

为解决现有技术中单向超越离合器在高速超越状态易磨损发热，双向超越离合器的结构较为复杂、功能单一的技术问题，本发明提出了一种离合器组件，用以解决上述问题。

一种离合器组件，其包括外星轮、内星轮以及被设置在外星轮与内星轮之间的多个滚动体，外星轮的内圈和内星轮的外圈中的一个设置有多个凹形曲面槽，每个凹形曲面槽分别对应至少一个滚动体，每个凹形曲面槽分别由至少两个曲面连接而成。每个滚动体对应一个凹形曲面槽使整个离合器组件的结构更加简单，便于进行滚动体的装配。

在一些具体实施例中，外星轮的内圈与内星轮的外圈中的另一个为圆柱面或设置多个凹形曲面槽。

在一些具体实施例中，离合器组件还包括用于调节滚动体以使得多个滚动体分别与两个曲面中的一个接触的调节机构。调节机构可实现本离合器组件的多种模式切换的功能，提高了离合器组件的功能性。

在一些具体实施例中，调节机构为设置于滚动体之一的致动元件，并且滚动体相互紧挨。相互紧挨的滚动体可实现滚动体的联动，使所有滚动体同步在相应的凹形曲面槽内切换，且在工作中同步受载，使离合器组件的稳定性能更强。

在一些具体实施例中，内星轮和/或外星轮与调节机构对应的部位设置有凹槽，以便于调节机构的位移。该凹槽一方面利于调节机构实现切换的功能，另一方面使离合器组件内部各元件的装配更为容易。

在一些具体实施例中，凹形曲面槽的轮廓形状包括直线、圆弧或取自对数螺旋线的线段。对数螺旋线的设置可以实现本离合器组件的超越和自锁的功能，改善了传统的单向离合器工作模式较为单一的缺陷，实现了离合器组件的多功能化集成。

在一些具体实施例中，每个凹形曲面槽上通过至少两个曲面形成3个区域，分别为正向自锁区、反向自锁区和空转区，空转区介于正向自锁区和反向自锁区之间。通过多条对数螺旋线形成多个工作区间，使本离合器组件的功能最大化，可实现多种工作模式，极大的提高了离合器组件的使用性能。

在一些具体实施例中，还包括覆盖在外星轮和内星轮外的上端盖和下端盖。上下端盖可以将滚动体固定于内外星轮之间，防止滚动体从内外星轮中脱离造成离合器功能的失效。

在一些具体实施例中，上端盖和下端盖中的一个在周向上设置有限位槽。

在一些具体实施例中，致动元件包括滚动体之一上的柱销，柱销设置于滚动体朝向上端盖和下端盖中设有限位槽的一侧。

在一些具体实施例中，柱销与限位槽相耦合，且凸出到离合器组件的表面之外。凸出的柱销可增加离合器组件的拓展性，可以外接其他机构来实现柱销的调节功能。

在一些具体实施例中，限位槽为弧形开口结构，弧形开口结构的宽度大于或等于柱销的直径。限位槽可使柱销在各个位置实现本离合器组件的多种模式的功能。

在一些具体实施例中，调节机构还包括拨动机构，拨动机构的端部设置有供柱销穿过的孔，拨动机构能够使致动元件在限位槽内左右移动。拨动机构能够更为方便的实现本离合器组件的内部致动元件的移动，可以结合具体应用情境实现离合器组件的多种模式间的切换。

本发明的离合器组件通过多个滚动体相互紧挨实现联动受载，每个滚动体对应一个凹形曲面槽，凹形曲面槽包括两条对数螺旋线，利用两条对数螺旋线的合理设置，使该离合器组件可以实现双向超越和逆止等多项功能的切换，利用调节机构对滚动体进行凹形曲面槽对应位置的变动，从而实现该离合器组件的各种功能。该离合器组件结构相较传统离合器更为简单，无需使用弹簧或保持架的结构，单纯依靠多个滚动体的联动受载，实现离合器组件的单向和双向超越等功能，具有轻量化同时方便装配且稳定性能好的良好特点。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是根据本发明的一个实施例的离合器组件的内部结构图；

图2是根据本发明的一个实施例的离合器组件的主视图；

图3是根据本发明的一个实施例的离合器组件的后视图；

图4是根据本发明的一个实施例的凹形曲面槽的结构图；

图5是根据本发明的一个实施例的离合器组件处于正向自锁的内部局部结构图；

图6是根据本发明的一个实施例的离合器组件处于空转状态的内部局部结构图；

图7是根据本发明的一个实施例的离合器组件处于反向自锁的内部局部结构图；

图8是根据本发明的另一实施例的离合器组件的内部结构图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本发明的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本发明的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本发明的范围由所附权利要求来限定。

根据本发明的实施例的离合器组件。图1示出了根据本发明的实施例的离合器组件的内部结构图，而图2是该主体的主视图。如图1和2所示，该离合器组件包括内星轮1、外星轮2、滚动体3、调节机构4和上端盖5。内星轮1中部有与输入轴连接的通孔，内星轮1与外星轮2之间周向均匀布设多个滚动体3和一个调节机构4。在一实施例中，外星轮2的内圈设置有多个凹形曲面槽22，每一个凹形曲面槽22对应一个滚动体3，内星轮1的外圈为圆柱面，滚动体3与内星轮1外圈的圆柱面相切。该离合器组件采用内星轮1、外星轮2和滚动体3的结构，很大程度的简化了离合器组件的整体结构，可实现离合器组件的轻量化。

在本发明的一个实施例中，外星轮2的内圈还设置有1个凹槽21，调节机构4对应放置于该凹槽21内，调节机构4为滚动体3之一被设置于用来调整该离合器组件模式的致动元件，调节机构4在滚动体3的基础上增设了柱销41，柱销41为圆柱状，设置于某一滚动体3的顶部，该柱销41的高度凸出至该离合器组件的表面之外，上端盖5上设置有与柱销41对应的限位槽51，限位槽51为弧状开口结构，调节机构4在凹槽21的左、中、右三个位置的切换分别对应柱销41在限位槽51的左、中、右的三个位置。在可替代的实施例中，柱销41可以具有除了圆柱状之外的其他结构，例如方形条状等。凹槽21同样能够设置于外星轮1上或者内外星轮上同时设置凹槽，只需满足可以使调节机构4能够在凹槽21中位移，均能实现本发明的技术效果。

优选的，调节机构4在离合器组件的外侧还包括一拨动机构42，拨动机构42的一端与柱销41连接，在一个实施例中，拨动机构42的一端设置有可供柱销41穿过的孔，通过拨动机构42的左右摆动实现调节机构4在凹槽21内的左右移动。拨动机构42可以根据实际应用场景与控制***进行连接，根据实际应用需求进行调节机构4的左右移动，以此实现离合器组件的多种模式的切换。

优选的，滚动体3为圆柱体结构，多个滚动体3与一个调节机构4相互紧挨于内星轮1和外星轮2形成的环状空间内，调节机构4在凹槽21内左右移动带动其他滚动体3在凹形曲面槽内左右移动，应当认识到，滚动体3可以具有除了圆柱体结构之外其他结构，例如，滚动体3可采用球状结构，球状滚动体对应放置于凹形曲面槽，调节机构4同理可采用球状结构，可同样实现本发明的技术效果。多个滚动体3相互紧挨，形成联动的***，使得多个滚动体3同步受载，在实际使用的情况下能够极大提升离合器组件的稳定性能。

图3是本发明的一个实施例的离合器组件的后视图，离合器组件还包括有下端盖6,内星轮1和外星轮2上设置有多个螺纹孔11和螺纹孔23，上端盖5和下端盖6上对应设置有相应的通孔51和通孔61，上端盖5和下端盖6通过螺栓固定的形式固定于内星轮1和外星轮2表面，固定后的上端盖5上的限位槽51与调节机构4的柱销41相耦合。同样应当认识到，限位槽51也可设置于下端盖，调节机构4反向装配亦可实现本发明的技术效果。可替代的，上端盖5和下端盖6除了采用螺栓固定的形式之外，还可以采用卡扣式等其他的固定方式，同样能够实现本发明的技术效果。

图4示出了本发明的一个实施例的凹形曲面槽的结构图，凹形曲面槽22包括对数螺旋线221和对数螺旋线223，对数螺旋线221与对数螺旋线223相交于点222，且关于点222对称，凹形曲面槽22根据本发明的离合器组件的功能分为正向自锁区、空转区和反向自锁区。正向自锁区对应的是对数螺旋线221的区域内，反向自锁区对应的是对数螺旋线223的区域，空转区为正向自锁区和反向自锁区相交的位置，即交点222区域。

图5至图7是本发明离合器组件的正向自锁、空转、反向自锁的三种状态的示意图，图5中通过拨动柱销41使调节机构4向凹槽21的左侧移动，致使紧挨的滚动体3朝向凹形曲面槽22中对数螺旋线221侧移动，紧挨的滚动体3实现同步联动，所有滚动体3在对应的凹形曲面槽内全部处于正向自锁区，即对数螺旋线221所在的区域，内星轮1相对于外星轮2顺时针旋转时，滚动体3与内星轮1和外星轮2楔紧，构成自锁结构，内星轮1相对外星轮2逆时针旋转时，滚动体3不与内星轮1和外星轮2楔紧，此时该离合器组件呈反向超越状态。

图6中调节机构4处于凹槽21的中间位置，滚动体3处于各自对应的凹形曲面槽22的空转区，即对数螺旋线221与对数螺旋线223的交点222区域，此时无论内星轮1相对于外星轮2处于逆时针或顺时针旋转，滚动体3都不与内星轮1和外星轮2楔紧，输入轴与内星轮的转动不会带动外星轮与输出轴转动，离合器组件没有动力输出，处于空转的状态。

图7中通过拨动柱销41使调节机构4向凹槽21的右侧移动，致使紧挨的滚动体3朝向凹形曲面槽22中对数螺旋线223侧移动，紧挨的滚动体3实现同步联动，所有滚动体3在对应的凹形曲面槽内全部处于反向自锁区，即对数螺旋线223所在的区域，内星轮1相对于外星轮2逆时针旋转时，滚动体3与内星轮1和外星轮2楔紧，构成自锁结构，内星轮1相对外星轮2顺时针旋转时，滚动体3不与内星轮1和外星轮2楔紧，此时该离合器组件呈正向超越状态。

图1-7中示出的离合器组件中凹形曲面槽22设置在外星轮2的内圈中，但应当认识到，该离合器组件的凹形曲面槽22还可以设置在内星轮1的外圈，如图8所示，相对应的外星轮2的内圈设置为圆柱面，滚动体3与该圆柱面相切，此时，凹槽21同样能够设置于外星轮2上或者内外星轮上同时设置凹槽，只需满足可以使调节机构4能够在凹槽21中位移，均能实现本发明的技术效果。在其他实施例中，内星轮1的外圈和外星轮2的内圈还可以同时设置为具有多个凹形曲面槽22的结构，同样能够实现本发明的技术效果。

虽然上述实施例中的凹形曲面槽22采用的是利用两段对数螺旋线形成的三个区域来实现不同模式的切换功能，但是应当认识到，还可以采用直线、曲线等其他的轮廓的组合来组成不同的功能区域，同样能够实现本发明的技术效果。上述的功能区域的工作原理为：滚动体3处于在凹形曲面槽22的正向自锁区和反向自锁区时，令滚动体3的自锁角α满足以下条件：当滚动体3介于其中一星轮的正向自锁区(或反向自锁区)与另一星轮的接触面之间时，无论滚动体3受到多大的正向作用力(或反向作用力)，其自锁角α始终保持在2.5°～7°的范围内，即始终保持该正向方向的自锁状态(或反向自锁状态)。根据本申请发明人的多次试验，采用直线或曲线轮廓的凹形曲面槽的自锁角设计虽然相对难度较大，但同样能够实现上述的自锁功能，优选的，采用对数螺旋线轮廓的凹形曲面槽对于自锁角的控制更加容易，并且能够获得更大的承载能力。

本发明的离合器组件通过外星轮、内星轮以及设置在外星轮和内星轮之间的多个滚动体，多个滚动体相互紧挨实现联动受载，每个滚动体对应一个凹形曲面槽，凹形曲面槽包括两条对数螺旋线连接而成，使该离合器组件可以实现双向超越和逆止等多项功能的切换，利用调节机构对滚动体进行凹形曲面槽对应位置的变动，从而实现该离合器组件的各种功能。该离合器组件结构相较传统离合器更为简单，依靠多个滚动体的联动受载，实现离合器组件的双向超越等功能，结构简单，具有轻量化的优点，同时具有方便装配且稳定性能好的良好特点。

显然，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出对本发明的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本发明的权利要求及其等同形式的范围内，则本发明还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。

Claims (10)

1.一种离合器组件，其特征在于，包括外星轮、内星轮以及被设置在所述外星轮与内星轮之间的多个滚动体，所述外星轮的内圈和所述内星轮的外圈中的一个设置有多个凹形曲面槽，每个所述凹形曲面槽分别对应至少一个所述滚动体，每个所述凹形曲面槽分别由至少两个曲面连接而成，所述离合器组件还包括用于调节所述滚动体以使得所述多个滚动体分别与所述两个曲面中的一个接触的调节机构，所述调节机构为设置于所述滚动体之一的致动元件，并且所述滚动体相互紧挨，所述内星轮和/或所述外星轮与所述调节机构对应的部位设置有凹槽，以便于所述调节机构的位移。

2.根据权利要求1所述的一种离合器组件，其特征在于，所述外星轮的内圈与所述内星轮的外圈中的另一个为圆柱面或设置多个所述凹形曲面槽。

3.根据权利要求1所述的一种离合器组件，其特征在于，所述凹形曲面槽的轮廓形状包括直线、圆弧或取自对数螺旋线的线段。

4.根据权利要求1所述的一种离合器组件，其特征在于，每个所述凹形曲面槽上通过所述至少两个曲面形成3个区域，分别为正向自锁区、反向自锁区和空转区，所述空转区介于所述正向自锁区和所述反向自锁区之间。

5.根据权利要求1所述的一种离合器组件，其特征在于，还包括覆盖在所述外星轮和所述内星轮外的上端盖和下端盖。

6.根据权利要求5所述的一种离合器组件，其特征在于，所述上端盖和所述下端盖中的一个在周向上设置有限位槽。

7.根据权利要求6所述的一种离合器组件，其特征在于，所述致动元件包括所述滚动体之一上的柱销，所述柱销设置于所述滚动体朝向所述上端盖和所述下端盖中设有所述限位槽的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种离合器组件，其特征在于，所述柱销与所述限位槽相耦合，且凸出到所述离合器组件的表面之外。

9.根据权利要求7所述的一种离合器组件，其特征在于，所述限位槽为弧形开口结构，所述弧形开口结构的宽度大于或等于所述柱销的直径。

10.根据权利要求7所述的一种离合器组件，其特征在于，所述调节机构还包括拨动机构，所述拨动机构的端部设置有供所述柱销穿过的孔，所述拨动机构能够使所述致动元件在所述限位槽内左右移动。

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